盧之達

（上海意蘭可電力電子設(shè)備有限公司，上海 201614）

非包封干式變壓器（OVDT）真空壓力浸漬（VPI）工藝及其發(fā)展

盧之達

（上海意蘭可電力電子設(shè)備有限公司，上海 201614）

介紹了干式變壓器真空壓力工藝現(xiàn)狀，對常用浸漬樹脂進行了比較分析，對浸漬工藝的幾個重要參數(shù)進行了分析，比如浸漬方式（整體浸漆和線圈浸漆）、浸漬真空度、浸漬壓力、浸漬次數(shù)、固化溫度、時間，提出了提高真空浸漬工藝水平的方案，并闡述了VPI工藝的特點以及VPI工藝的未來發(fā)展方向。

浸漬樹脂；VPI；壓力；固化處理

1 浸漬樹脂

真空壓力浸漬技術(shù)是當今世界上最好的絕緣處理技術(shù)。一般情況下，浸漬樹脂用改性耐熱不飽和聚酯樹脂屬于熱固性樹脂。對于F級浸漬樹脂而言，主要有環(huán)氧酸酐苯乙烯和環(huán)氧酸酐兩大類。環(huán)氧酸酐苯乙烯樹脂收縮率較大，但玻璃化溫度較低，韌性好；環(huán)氧酸酐樹脂收縮率較小，玻璃化溫度高，鋼性強。對于C級浸漬樹脂而言，主要有有機硅樹脂、聚酯樹脂包括耐熱不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧改性不飽和聚酯樹脂（不含酸酐）、亞胺改性不飽和聚酯樹脂。

本文主要介紹變壓器行業(yè)用耐熱不飽和聚酯樹脂的相關(guān)工藝。常用的浸漬樹脂有：①改性耐熱不飽和聚酯樹脂。主要由改性耐熱不飽和聚酯、阻燃樹脂、引發(fā)劑以及活性稀釋劑組成。②不飽和聚酯亞胺樹脂。不飽和聚酯樹脂反應的原理是二元酸和二元醇進行酯化反應，之后反應生成聚酯鏈中的不飽和雙鍵與單體中烯鍵交聯(lián)。

對聚酯樹脂電氣性能的要求主要包含以下參數(shù)：閃點、粘度、凝膠時間、電氣強度、收縮率等。表1為國內(nèi)幾種不飽和聚酯樹脂性能對比表。

表1 國內(nèi)幾種不飽和聚酯樹脂性能對比

由于在空氣中的異味為苯乙烯產(chǎn)生，因此，在浸漬漆浸漆工藝處理時應穿戴有防毒面具，浸塑手套。浸漆前檢查并及時更換真空泵油、空壓機油。預烘后對線圈溫度測溫用紅外線測溫儀。

2 真空壓力浸漬（VPI）工序過程

將需要浸漆的線圈進行預烘處理，對線圈進行去潮除濕，預烘線圈設(shè)置一定溫度和時間，將預烘的線圈進行自然冷卻至30～40℃；用紅外線測溫儀測試線圈上下8點位置，并用氣槍清除線圈中的灰塵及其他金屬顆粒雜物。預烘的目的是為了除去繞組中的潮氣和提高工件浸漬時的溫度，提高浸漆質(zhì)量和漆的滲透能力。注意預烘加熱要逐漸增溫，升溫速度不大于20～30℃/h為宜。預烘的溫度視絕緣等級來定。E級120～125℃，B級125～130℃。在預烘后需要等待繞組溫度冷卻到60～80℃后才能開始浸漆。因為，如果浸漆溫度過高，漆中的溶劑迅速揮發(fā)，過早形成漆膜，則不容易使漆浸漬到線圈內(nèi)部；如果溫度過低，就會失去預烘的作用，使漆的粘度增大，流動性和滲透性變差。

一般配電變壓器用VPI浸漬工藝采用2次真空壓力浸漬的工藝，且只浸漬線圈。如果為低壓行業(yè)，比如容量和電壓等級都較低的電抗器或電機行業(yè)，一般采用1次真空壓力浸漬的工藝。這兩種浸漬的工藝各有優(yōu)缺點。相對而言，整體浸漬的工藝對工件的要求高，因為在整體浸漬的過程中還包含了鐵芯、夾件等工件。要求它們在進入浸漆罐前確保沒有雜質(zhì)進入漆罐中，否則會產(chǎn)生不合格的產(chǎn)品。

第一次浸漆中，將線圈冷卻后吊入浸漆灌，開啟真空泵對浸漆罐抽真空，達到真空度后，將真空泵關(guān)閉，并維持此狀態(tài)一定時間；打開輸漆閥，將儲漆罐內(nèi)的無溶劑漆輸入至浸漆罐中，當無溶劑漆高度高出線圈時，關(guān)閉輸漆閥門，保持一定的時間；對浸漆灌進行加壓，并保持一定的時間；對浸漆罐進行第一次泄壓，使浸漆罐的壓力降低到一定的數(shù)值；借助壓力將浸漬漆回漆，線圈則繼續(xù)在浸漆罐中進行滴漆處理，30 min后對浸漆罐進行完全泄壓處理，打開浸漆罐，將浸漬好的線圈吊出，進行第一次固化處理。

第二次浸漆與第一次工序要求相同，但浸漆的時間有所不同，第一次浸漆時間長，第二次浸漆時間短。此外，在出浸漬罐后的固化工序也不一樣，要求將浸漆灌進行完全泄壓，打開浸漆罐吊出線圈，對線圈進行二次固化處理。

真空壓力浸漆的工藝中，關(guān)鍵的工序控制指標有真空度和壓力。抽真空的目的是希望浸漬罐達到一定的真空度，以便將線圈絕緣層中的潮氣、小分子揮發(fā)物以及空氣盡可能抽干凈，為絕緣漆的填充進行準備。加壓的目的是將絕緣漆壓入絕緣層中，以便提高絕緣漆的滲透能力，將絕緣層中的所有間隙填滿。以往，人們常誤認為真空度越高、壓力越大，浸漬完后的效果越好，但實踐證明并不是如此。以往，真空度控制在200～300 Pa，加壓控制在0.3～0.5 MPa較為合適，但具體數(shù)值的多少要視實際工藝浸漬漆以及設(shè)備而決定真空度和加壓的數(shù)值大小。

此外，浸漆的次數(shù)也是可以適當增加的，浸漬漆的次數(shù)增加后，被浸漬的工件電氣性能會有明顯提高。當真空壓力浸漬完成，線圈工件出罐后，必須進行固化處理。沒有進行固化這道工序，聚酯樹脂就不能由黏稠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)，可見固化工序的重要性。有些產(chǎn)品浸漬后色差較大的原因是聚酯樹脂的分布厚薄不均勻，有些區(qū)域完全固化顏色發(fā)生了改變，有些區(qū)域沒有完全固化顏色沒有變化。比如，一般聚酯樹脂中的引發(fā)劑在固化后顏色會由紅褐色變成橙黃色。

3 不飽和聚酯樹脂漆工藝指標分析

3.1 粘度（4號粘度計）

粘度是測定混料相對分子量大小的可靠方法。目前，常用的測試方法是使用粘度計，具體要求是在23℃時為35～50 s；如果是兩次或多次浸漆，第一次浸漆時，希望浸漬漆滲透到線圈內(nèi)部，需要漆的流動性較好，黏度應較低，一般可取22～26 s（23℃）；第二次浸漆時，希望在線圈表面形成一層較好的漆膜，所以，漆的黏度應較大，一般取30～38 s（23℃）。如果是更多次的浸漆，依次類推即可，但黏度最大不宜超過50 s.

3.2 凝膠時間（4#福特杯）

凝膠時間是確定固化工藝參數(shù)的主要依據(jù)之一，也是影響掛漆量的重要因素。凝膠測試方法是使用福特杯進行測試。影響凝膠時間的因素有溫度、濕度等。在凝膠過程中，需要保持一定的壓力，使浸漬罐內(nèi)的樹脂充分浸潤到線圈表面，以彌補由于浸漬樹脂固化收縮引起的浸漬樹脂分布不均勻的缺陷，防止出現(xiàn)浸漬缺陷。

3.3 老化測試

每周應該取樣進行1次老化測試。

3.4 固化時間

根據(jù)稀釋劑的不同，浸漬漆可分為有溶劑漆和無溶劑漆。兩者的固化時間是不一樣的。有溶劑漆一般加入的是甲苯等不能參入化學反應的惰性稀釋劑。在固化過程中，升溫速度不能過快，且一定要從室溫開始；無溶劑漆一般加入的是苯乙烯活性稀釋劑，固化過程中升溫速度越快越好，以降低絕緣漆的流失，充分填充絕緣層。

3.5 浸漬樹脂厚度

一般浸漆一次膜厚度為60～80 μm。多次浸漆固化有利于漆膜厚度的增加，從而提高產(chǎn)品的絕緣擊穿場強。

4 常出現(xiàn)的問題以及解決方法

4.1 聚酯樹脂色差較大，不能完全固化

色差較大與固化溫度有關(guān)，樹脂在線圈表面厚薄不一，導致局部樹脂不能完全固化。解決方法是適當提高固化溫度。

4.2 浸漬漆中有大量泡沫和液面霧化

真空度低于某一絕對壓力數(shù)值時，在浸漬漆中將發(fā)生霧化和沫化的現(xiàn)象。沫化會造成粘液中大量空穴，會阻礙浸漆滲透。霧化會使稀釋劑大量溢出，影響固化。對于壓力，關(guān)鍵是確保絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)毛細管的潤濕性平衡，增加壓力對結(jié)構(gòu)件的填充無明顯作用。此外，漆的黏度與填充速度成反比。根據(jù)最近的研究和試驗表明，浸漬樹脂的真空“沫化”現(xiàn)象及其“沫化”真空度，直接與浸漬樹脂內(nèi)所含成分的蒸氣壓和沸點以及所占比例有關(guān)。比如，有溶劑浸漬樹脂比無溶劑浸漬樹脂更容易產(chǎn)生真空“沫化”現(xiàn)象。

正確的方式是降低漆的黏度、減小結(jié)緣結(jié)構(gòu)的空隙和提高毛細管效應。因為真空壓力浸漬（VPI）的原理就是依靠真空中漆液重力和線圈中毛細管作用，以及解除真空后對漆液施加一定的壓力，使漆液迅速滲透充滿結(jié)構(gòu)件內(nèi)層的一種工藝。此外，采用整體浸漆工藝時必須保證各結(jié)構(gòu)件無異物。

5 真空壓力浸漬（VPI）工藝的特點

眾所周知，VPI真空壓力浸漬工藝的特點是過載能力強、防潮性能好、承受熱沖擊性能好、浸漬線圈的修理比較容易。浸漬漆的質(zhì)量和浸漬工藝對這種非包封干式變壓器的性能起到了決定性的作用。除了VPI真空壓力浸漬工藝外，浸漬工藝中還有一種叫VPE，又稱為VDT，這種工藝的處理方式是為了提高VPI類變壓器的防塵和防潮性能。在真空壓力浸漬后，再用涂有硅樹脂漆（或聚酯漆）的NOMEX紙加以包封，就形成了新的VPE類H級干式變壓器。這類H級干式變壓器是在美國海軍艦船變壓器技術(shù)上發(fā)展而成的，防潮性能很好。此外，在油浸式變壓器制造過程中，也有廠家對線圈進行浸漆處理后，再去總裝，最后進行真空注油。這樣對油變而言也是有效提高產(chǎn)品絕緣性能的一種可靠方式。由此可見，VPI真空壓力浸漬工藝處理在與其他產(chǎn)品工藝融合上有很大的包容性。

此外，由于近年來電力設(shè)備技術(shù)的飛速發(fā)展對浸漬樹脂提出了更高的要求，電力設(shè)備的工作電壓、工作溫度以及尺寸等不斷增加，這就要求浸漬樹脂具有更優(yōu)良的絕緣性能和機械性能。因此，浸漬樹脂也可以采用較特殊環(huán)氧樹脂代替，因此，環(huán)氧樹脂真空壓力浸漬工藝也隨之發(fā)展。

［1］吳建忠.真空壓力浸漆絕緣工藝研究［J］.國際電子變壓器，2005（12）.

［2］陳宗旻.VPI工藝的開發(fā)及應用［J］.絕緣材料通訊，1998（02）.

［3］沈開猷.不飽和聚酯樹脂及其應用［J］.化學工業(yè)出版社，2005（08）.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.036

2095－6835（2017）23－0036－03